DE2624937A1

DE2624937A1 - Einrichtung zur ueberwachung von pumpfaehigem material

Info

Publication number: DE2624937A1
Application number: DE19762624937
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl Chem Dr Braun; Fritz Riffel
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1977-12-29
Also published as: FR2353850A1; FI60317C; FI771698A; GB1566142A; NL7706043A; FR2353850B1; FI60317B; DE2624937C2; ZA773362B

Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 2. Juni 1976

KERNFORSCHUNG MBII PLA 7632 Ga/sz

Einrichtung zur überwachung von pumpfähigem Material

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur überwachung des Zustandes von pumpfähigem Material wie Lösungen, Schlämme, Erztrüben oder Feststoff-Wasser-Gemische durch ein On-line-Neutronen-Aktivierungsverfahren, durch welches die Konzentration bestimmter Komponenten im Material bestimmt wird, mit einer Bestrahlungsquelle zur Aktivierung der zu analysierenden Probemenge und mit einer im On-line-Verfahren nachfolgenden Meßstelle mit einem Detektor zur Aufnahme der Aktivität der Probenmenge.

Bei Prozessen in der Aufbereitungstechnik handelt es sich immer um das Problem der Analyse von Schlämmen unterschiedlichster Beschaffenheit auf ihren Wertelementgehalt. Diese unterschiedliche Beschaffenheit macht es schwierig, ein Analysensystem zu entwickeln, das für alle Arten von Schlämmen, Erztrüben oder auch Feststoff-Wasser-Gemischen einsetzbar ist. In einem Schlammloop besteht nämlich im Gegensatz zu in der Handhabung einfacheren

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reinen Flüssigkeitssystemen die Notwendigkeit, die Probe dauernd in Bewegung zu halten, um Entmischungen, die" sofort eintreten würden, zu vermeiden. Ein besonderes Problem stellen die Bestrahlungs- und Meßzellen dar.

On-line-Analysenverfahren haben zwar in der chemischen Aufbereitungstechnik ein großes Anwendungspotential, On-line-Prozeßanalysen durch Neutronenaktivierung sind jedoch bisher noch wenig eingeführt, obwohl diese Methode zerstörungsfrei und selbst durch Rohrwände hindurch arbeiten kann, so daß keine Eingriffe in den Produktstrom notwendig wären. Durch den Einsatz von punktförmigen

Cf-Neutronenquellen ergibt sich aber die Möglichkeit, solche

On-line-Aktivierungsanalysen sogar auf breiter Basis anzuwenden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Einrichtung zu finden, mit der bei Prozessen in der Aufbereitungstechnik (z.B. Flotatioristechnik) Lösungen, Schlämme, Erztrüben oder auch Feststoff-Wasser-Gemische von unterschiedlicher Beschaffenheit auf ihren Wertelementgehalt kontinuierlich und ohne Eingriff in das Produkt (zerstörungsfrei) zu ermitteln sind.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art darin, daß das Material kontinuierlich durch eine Bestrahlungszelle mit zentral angeordneter Bestrahlungsquelle pumpbar ist, und daß das Material aus dieser Bestrahlungszelle durch eine nachfolgende Meßzelle mit dem Detektor kontinuierlich hindurchfließt. Hierbei kann eine besondere Ausbildungsart der erfindungsgemäßen Einrichtung dadurch gekennzeichnet sein, daß das Material in der Bestrahlungszelle und der Meßzelle zusätzlich mittels Umwälzanordnungen homogenisiert wird.

Eine Weiterführung der Erfindung sieht vor, daß die Bestrahlungsquelle an der Umwälzanordnung für die Bestrahlungszelle angeordnet ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der Detektor in einer zentral am Boden der Meßzelle liegenden, in den Meßzelleninnenraum hineinragenden topfartigen Aussparung befestigt ist, ohne dabei mit dem Material in Berührung zu kommen.

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Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Meßzelle über der Bestrahlungszelle angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Meß- und Bestrahlungszelle, welche beide mit Abschirmungen versehen sind, wird hierbei durch die Abmessung dieser Abschirmungen bestimmt.

Die Erfindung; wird im folgenden anhand (-ines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Kompaktanlage als System zur Untersuchung von Schlämmen durch Aktivierung mit Californium. Insbesondere wird der Flußspat-Gehalt in Flotationsschlämmen untersucht. Die Flußspatflotation bietet hierbei hervorragende Möglichkeiten für

252 das On-stream-Prozeßanalysenverfahren mit 'Cf, da sich das Fluor störungsfrei durch eine On-line-Aktivierung bestimmen läßt mit Analysenzeiten von einer Minute.

Auf" einem fahrbaren Gestell 1 mit einem senkrechten Aufbau 2 und einem darauf aufgesetzten Tisch 3 sind die Bestrahlungszelle ^l\ und die Meßzelle 5 übereinander, d.h. nahezu senkrecht übereinander, angeordnet. Die Bestrahlungszelle 4 ist hierbei von einer Abschirmung 6 umgeben, welche aus zwei Teilen besteht, wovon der eine Teil 7 aus Polyäthylen zur Thermalisierung der von der Neutronenquelle 8 ausgehenden Neutronen und der äußere Teil aus Paraffinklötzen besteht, denen Borsäure·zugesetzt ist. Diese Abschirmung ist auf dem Gestell 1 direkt aufgesetzt, während die Abschirmung y aus Blei für die Meßzelle 5 auf dem Tisch 3 angeordnet ist.

Die Bestrahlungszelle 4 besteht aus einem zylindrischen Topf 10 mit Deckel 11 und Boden 12, in dem ein Mehrstufen-Impuls-Gegenstromrührer bekannter Bauart zentral angeordnet ist. Am Boden 12 ist eine Zuleitung 13 befestigt, durch die die Schlämme bzw. der Flußspatschlamm von der Pumpe 14 in die Bestrahlungszelle ¹J hineingepumpt wird. Die Bestrahlungsquelle 8 ist hierbei zentral in der

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Rührachse des Gegenstromrührers 15 angeordnet. Es ist jedoch

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auch denkbar, die

Topf 10 anzuordnen.

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auch denkbar, die Cf-Quelle an anderer zentraler Stelle im

Vom Deckel 11 des Behälters 10 führt nahezu senkrecht eine Abführleitung 16 zu der Meßzelle 5 hoch. Durch diese Rohrleitung wird das bestrahlte Material aus dem Topf 10 durch den Boden 17 der Meßzelle 5 in den Innenraum der Meßzelle 5 hineingepumpt. Die Transportwirkung wird dabei durch das in den Bestrahlungszelleninnenraum nachdrückende Medium erwirkt. In die Rohrleitung 16 ist ein Durchflußmesaer 18 zwischengeschaltet, mit dem induktiv die Durchflußmenge in l/min gemessen wird.

Die Meßzelle 5 besteht ähnlich wie die Bestrahlungszelle 4 aus einem zylindrischen Gefäß 19 mit dem Boden 17 und dem Deckel 20, in dem ebenfalls ein Rührwerk 21 das im Innenraum enthaltene Material homogen durchrührt. Im Gegensatz zu dem Rührwerk 15 der Bestrahlungszelle H ist eine der Schaufeln 22 u-förmig ausgebildet. Dies hat seinen ürund darin, daß eine topfartige Aussparung 23 im Boden 17 der Meßzelle 5 zentral angeordnet ist, in deren Innenraum sich ein Natriumjodid-Detektor 2H befindet. Mit diesem Detektor 24 wird die Aktivität eines oder mehrerer Bestandteile des Materials im Meßzellenraum aufgenommen und zwar als Impulse. Mittels dieser Impulse und von Fall zu Fall zu erstellenden Eichkurven wird der Gehalt der Bestandteile in g/min ermittelt.

Vom Deckel 20 der Meßzelle 5 ausgehend führt eine weitere Rohrleitung 2^lj wiederum nahezu senkrecht zur Pumpe I¹I zurück. Sie weist jedoch einen gekrümmten Teil 26 auf, der im Bestrahlungskegel eines ("o-otrahlers 27 liegt und in dem die Dichte des durchströmenden Materials mittels dem weiteren Natriumjodidszintillationsdetektor d'd nachgewiesen wird. Bevorzugt wird die Produktgesamtmenge als Durchsatz pro Minute in g/l nachgewiesen.

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Die Rührwerke 15 und 21 werden gemeinsam mittels eines Rührmotors 29 über die Drehachse 32 mittels der Bänder 30 und 31 angetrieben. Der Rührmotor 2$ ist ebenfalls wie die Pumpe l^l\ an dem senkrechten Gestellteil 2 befestigt.

In der Rohrleitung 25 ist das Ventil 3? angeordnet, mit dem der Produkt- bzw. Analysenstrom entweder über die Leitung 34 und dae Ventil 35 in die Produktleitung 36 direkt reführt werden kann oder im Umlauf zur Pumpe 14 zurückgeführt wird. Die Produktentnahme aus dem Produktstrom 36 erfolgt über die Zulaufleitung 37 und das Zulaufventil 38. Die Leitung 37 mündet hinter dem Ventil 33, in Strömungsrichtung gesehen, in das Rohr 25 ein.

Die senkrechte übereinanderanordnung von Meß- und Bestrahlungszelle 5 und 4 ermöglicht es, ohne zusätzliche Förderungsmittel bzw. Zwischenpumpen, das Material im Umlauf bewegen zu können. Bei irgend einer anderen, z.B. nebeneinander liegenden Anordnung von Meß- und Bestrahlungszelle 5 und 4, muß dafür gesorgt werden, da/5 sich das Material in den Rohrleitungen 13, l6 und 25 sowie in den Innenräumen von Bestrahlungs- und Meßzelle 4 und 5 stetig bewegt. Der Abstand zwischen Bestrahlungs- und Meßzelle 4 und 5 wird von den Abmessungen der Abschirmungen 6 und 9 bestimmt.

Die vorliegende erfindungsgemäße Einrichtung kann über ein Vorratsgefäß gefüllt oder direkt in den Produktstrom geschaltet werden. Der Materialstrom fließt dabei über die Pumpe 14, den Durchflußmesser 18 und/oder den Dichtemesser 27, 28 und die Bestrahlungsbzw. Meßzelle 4 und 5 um. In beiden Zellen 4 und 5 wird die Probe durch Rühren mit den Rührwerken 15 und 21 homogen verteilt. Die Probe zirkuliert so schnell, daß ein Absetzen vermieden wird. Bei großen Halbwertszeiten wird die Probe einige Zeit im Loop umgepumpt. Es werden dann quasikontinuierliche Analysenfolgen mit Analysenzeiten erhalten, die sich nach der Halbwertszeit des zu bestimmenden Nuklids richten.

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Bei der On-line-Analyae von homogenen Lösungen kann auf Rühren verzichtet werden. Es kann dann jede beliebige Zellenart verwendet werden, z.B. zylindrische Gefäße, aufgewickelte Spiralen, in Zylinderwandungen gefräßte Leitungen oder ähnliches. Auf eine Dichtemessung kann dann ebenfalls verzichtet werden.

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Claims

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GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 2. _{Juni 1976}

KERNP¹OKSCHUNÜ MBH PLA 763'2 Ga/sζ

Patentansprüche :

Einrichtung zur überwachung des Zustandes von pumpfähigem Material wie Lösungen, Schlämme, Frztrüben oder Feststoff-Wasser-Gemische durch ein On-line-Neutronen-Aktivierungsverfahren, durch welches die Konzentration bestimmter Komponenten im Material bestimmt wird, mit einer Bestrahlungsquelle zur Aktivierung der zu analysierenden Probemenge und mit einer im On-line-Verfahren nachfolgenden Meßstelle mit einem Detektor zur Aufnahme der Aktivität der Probenmenge, dadurch gekennzeichnet, daß das Material kontinuierlich durch eine Bestrahlungszelle (4) mit zentral angeordneter Bestrahlungsquelle (8) pumpbar ist, und daß das Material aus dieser Bestrahlungszelle (^l\) durch eine nachfolgende Meßzelle (5) mit dem Detektor (24) kontinuierlich hindurchfließt.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in der Bestrahlungszelle (H) und der Meßzelle (5) zusätzlich mittels Umwälzanordnungen (15 und 21) homogenisierbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungsquelle (8) an der Umwälzanordnung (15) für die Bestrahlung zelle (4) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (2'I) in einer zentral am Boden (17) der MeP.zelle (5) vorgesehenen, in den Meßzelleninnenraum hineinragenden topfartigen Aussparung (23) befestigt ist.

b. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle (5) nahezu senkrecht über der Bestrahlungszelle (4) angeordnet ist.

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6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur AktivitätsbeStimmung eine Meßung der Durchflußmenge und der Dichte des Materials mit:einem Durchfluß- und Dichtemesser (18, 27 und 28) erfolgt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Meßzelle (5) und Bestrahlungszelle (4), welche beide mit Abschirmungen (9, 6 und 7) versehen sind, durch die Abmessungen der Abschirmungen (9, 6 und 7) begrenzt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßzelle (5), die Bestrahlungszelle (4), eine Pumpe (I²J) für den Umlauf transport des Materials sowie ein Regelmotor (14) für die Umwälzanordnungen (15 und 21) auf einem fahrbaren Gestell (1) befestigt Bind.

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